基于单片机的密闭容器内压力控制系统设计
基于单片机的压力控制模块设计
摘要压力是工业生产过程中的重要参数之一。
压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。
实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。
本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。
介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。
本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。
是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。
而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。
本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；Design of pressure detecting system based on single-chipAbstractPressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware.The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. Thisis the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values.The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting.Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 基于单片机的压力控制的原理 (1)1.2.1 压力的概念 (2)1.2.2 测量压力的意义 (2)第二章基于单片机压力控制的硬件设计 (4)2.1 压力传感器 (4)2.1.1 压力传感器的选择 (4)2.1.2金属电阻应变片的工作原理 (4)2.1.3电阻应变片的基本结构 (5)2.1.4 电阻应变片的测量电路 (6)2.2 信号放大电路 (8)2.1.2 放大器的选择 (8)2.2.4 三运放大电路 (8)2.3 A/D转换器 (9)2.3.1 A/D转换模块器件选择 (9)2.3.2 A/D转换器的简介 (9)2.3.3 配置位说明 (10)2.3.4 ADC0832工作时序图 (10)2.3.3 单片机对ADC0832的控制原理 (11)2.4 单片机 (13)2.4.1 AT89C51单片机简介 (13)2.4.2主要特性.... (13)2.4.3 管脚说明 (14)2.4.5 芯片擦除 (15)2.5 单片机于键盘的接口技术 (15)2.5.1 键盘功能及结构概述 (15)2.5.2 键盘抖动及去除 (16)2.5.3 单片机与键盘的连接 (16)2.6 LED显示接口 (18)2.6.1发光二极管及LED显示器 (18)2.6.2七段数码显示器 (19)2.6.3 LED数码管静态显示接口 (20)第三章软件设计 (23)3.1 A/D转换器的软件设计 (23)3.1.1 ADC0832芯片接口程序的编写 (23)3.2 单片机与键盘的接口程序设计 (24)3.4 LED数码管显示程序设计 (25)第四章总结 (27)参考文献 (28)附录A (29)附录B (30)致谢 (35)第一章绪论1.1 研究背景近年来，随着微型计算机的发展，他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。
单片机压力控制系统设计
单片机压力控制系统设计在现代工业生产和自动化控制领域，压力控制是一个至关重要的环节。
无论是在化工、机械、航空航天还是其他相关领域，精确、稳定的压力控制对于保证生产过程的顺利进行、提高产品质量以及确保系统的安全运行都具有极其重要的意义。
单片机作为一种高效、灵活且成本相对较低的控制核心，在压力控制系统的设计中发挥着关键作用。
单片机，又称为单片微控制器，是将计算机的基本功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。
它具有体积小、功耗低、控制功能强等优点，非常适合应用于各类嵌入式控制系统。
在压力控制系统中，单片机通过接收来自压力传感器的信号，经过处理和运算后，输出控制信号给执行机构，从而实现对压力的精确调节。
压力控制系统的组成通常包括压力传感器、信号调理电路、单片机、执行机构以及人机交互界面等部分。
压力传感器负责实时检测压力值，并将其转换为电信号。
然而，传感器输出的信号往往比较微弱且可能存在干扰，因此需要通过信号调理电路进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和稳定性。
经过处理后的信号被送入单片机，单片机根据预设的控制算法对信号进行分析和计算，最终输出控制信号给执行机构，如电动调节阀、气动调节阀等，以调整压力的大小。
为了实现精确的压力控制，合理选择压力传感器至关重要。
常见的压力传感器有应变式、电容式、压阻式等。
应变式压力传感器基于电阻应变效应，结构简单、成本低，但精度相对较低；电容式压力传感器具有较高的精度和稳定性，但价格相对较高；压阻式压力传感器则具有灵敏度高、响应速度快等优点。
在实际应用中，需要根据具体的控制要求和成本预算来选择合适的压力传感器。
在信号调理电路的设计中，需要考虑放大倍数的选择、滤波方式的确定以及零点和满量程的校准等问题。
放大倍数的选择应根据传感器输出信号的幅度和单片机输入信号的范围来确定，以确保信号能够被单片机准确采集。
滤波方式可以采用无源滤波或有源滤波，无源滤波结构简单但滤波效果有限，有源滤波则具有更好的滤波性能，但电路相对复杂。
压力控制系统设计
一、引言1.设计目的及意义本设计采用单回路控制系统对管道的流量、液位进行控制，主要研究的是基于单片机的压力参数的控制和调节，即以单片机AT89C51为调节器，辅助以配套的A/D , D/A转换单元及电路，通过执行数字PID程序实现自动调整。
单回路控制系统由于结构简单、投资小、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛应用。
2.任务要求设计并制作一个压力监测与控制装置，意向图如下图所示1、设计参数上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱离地200mm安装，通过直径为20mm的PVC管道与其他设备相连，设备离地30mm，要求测量设备入口处的压力。
测量误差不超过压力示值的±1%。
2、设计要求（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速；（2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；（3）设备选型要有一定的理论计算；（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。
二、硬件电路设计图1为该压力控制系统简图，这是一个单回路反馈控制系统，控制的任务是使水箱的压力等于某定值，减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
交流电动机带动齿轮泵通过阀1向上水箱供水，调节阀2使之同时向外排水，达到被控压力参数的动态调整。
图1单容水箱压力控制系统简图2.1 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
基于AT89C51单片机的压力控制系统设计
的过去（Ｉ）、现在（Ｐ）和未来（Ｄ）三方面 信 息 ， 以其 计 算 量小 、实 时 性
好、易于实现等优点广泛应用于过程控制中。ＰＩＤ 有两种基本结
构， 即完全微分型 ＰＩＤ 和不完全微分型 ＰＩＤ。不完全微分型 ＰＩＤ
又有 三 种变 异 法 。完全 微 分 型 ＰＩＤ 的 传 递 函数 为 ， 不 完全 微 分
２ 系统总体设计
术
２．１ 单片机监控系统的作用和功能
创
该系统实现控制功能的主要单元是一个基于单片机的压
新 力控制系统， 其结构框图如图 ２ 所示。主要组成部 分有：基 于 扩
散硅传感器 的 压 力检 测 单 元、Ａ／Ｄ 转 换 单 元、以 ＡＴ８９Ｃ５１ 单 片
机 为 核 心 的 控 制 单 元 以 及 调 节 水 箱 进 水 量 的 变 频 调 速 单 元 。具
邮局订阅号： ８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年 - １１１ -
单片机开发与应用
中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》（ 嵌 入 式 与 Ｓ ＯＣ ）２００８ 年 第 ２４ 卷 第 ５－２ 期
３）３２ 条可编程 Ｉ／Ｏ 口线， ５ 个中断源 ４）４Ｋ 字节快闪 ＲＯＭ， １２８ 字节 ＲＡＭ ５）４０ 引脚， ＤＩＰ 封装 模数转换器选用 ＴＩ 公司的 １２ 位串行 ＴＬＣ２５４３， 其 分 辨率 较 高 ， 使 用 开 关 电 容 逐 次 逼 近 技 术 完 成 Ａ／Ｄ 转 换 过 程 ， 且 采 用 的串行输入结构。ＴＬＣ２５４３ 有 １２ 个输入通道， 有三种输出数据 长度， 每种数据又可以设定为不同的数据顺序（高位在前还是低 位在 前）。 通 道 的 选 择 、 数 据 格 式 的 设 定 ， 都 是 通 过 控 制 器 向 ＴＬＣ２５４３ 写控制字来实现的。控制字格式如表 １ 所示。
基于单片机的压力液位控制系统的设计研究
3、电路设计
电路设计主要包括电源电路、传感器信号调理电路、按键与显示电路等。电 源电路为整个系统提供稳定的工作电压；传感器信号调理电路用于将传感器输出 的微弱信号进行放大和滤波，提高信号质量；按键与显示电路用于实现人机交互 功能。
4、传感器选择
压力传感器选用常见的应变片式压力传感器，具有测量精度高、稳定性好等 优点；液位传感器可选用超声波液位传感器或电容式液位传感器，根据实际需求 进行选择。
2、程序流程设计
实现系统的主程序流程，包括初始化、数据采集、控制输出、显示等步骤。 根据实际需求，可加入定时器中断、按键中断等功能。
3、数据处理与运算实现控制策 略的核心是根据采集到的压力和 液位数据
参考内容
一、引言
在现代工业生产中，液位的监控和管理是一项非常重要的任务。例如，在化 工、石油、食品等行业，液位的精确控制直接影响到生产的安全和效率。因此， 开发一种高效、精确、实时的液位监控系统至关重要。本次演示将介绍一种基于 单片机的液位监控系统，这种系统具有实时监测、数据传输、数据处理等功能， 能够满足大多数工业应用的需求。
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，我们有理由相信基于单片机的 液位监控系统将在未来的工业生产中发挥更加重要的作用。通过引入更多的先进 技术和算法，例如人工智能、物联网等，这种液位监控系统的性能和功能将得到 进一步的提升和拓展，以满足更加复杂和精细的生产控制需求。
四、结论
本次演示介绍了一种基于单片机的液位监控系统，该系统结合了硬件和软件 的设计方法，能够实现对液体位置的实时监测和报警控制。这种系统具有精度高、 稳定性好、操作方便等优点，能够大大提高工业生产的安全性和效率。随着技术 的不断进步和应用需求的不断增长，我们有理由相信这种基于单片机的液位监控 系统将在未来的工业生产中发挥更加重要的作用。
基于51单片机的压力过程控制系统设计
东北大学秦皇岛分校自动化工程系《过程控制系统》课程设计设计题目：智能化压力测量仪设计学生：李玲娜专业：测控技术与仪器班级学号：5091030指导教师：宋爱娟设计时间：2011.6.18-2011.7.1前言 (3)一、设计任务书 (4)二、器件选择 (4)2.1 压力传感器的选择 (4)2.2键盘显示控制芯片8279 (6)2.3模数转换器 (7)(1)A/D转换器ADC0809 (8)(2)A/D转换器ADC0808 (9)2.4 显示数码管 (10)2.5 D锁存器74LS373 (11)2.6地址锁存器74LS273 (12)2.7 译码器74LS138 (13)三、系统设计 (13)3.1 设计思路 (13)3.2 系统硬件框图 (14)3.3 控制系统总体结构.......................................................................................................,14四、硬件设计 (15)4.1 气压传感器MPX4115模块 (15)4.2 温度传感器9013补偿模 (16)4.3 数据转换模块 (16)4.4 单片机处理模块 (16)4.5 键盘显示模块 (17)五、软件设计 (19)5.1 系统软件流程图 (19)5.2 软件模块分析 (20)5.2.1 压力采集模块流程 (20)5.2.2 键盘显示模块 (21)六、参考文献 (21)七、结束语 (22)附录一仿真原理图 (23)附录二仿真程序 (24)前言压力是过程控制系统中的重要测量参数之一，压力的检测和控制是使生产顺利进行和设备安全工作的必要条件。
如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。
在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。
基于单片机的恒压供水控制系统设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于单片机的恒压供水控制系统设计Design of constant pressure water supply system based on SCM学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名: 日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。
有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要在当今社会，水资源变的越来越重要了，工业，农业，生活上都需要用水。
在居民用水中浪费现象是随处可见的。
为此在节约用水方面，必须得做一些相应的改变。
目前随着恒压变频供水系统的产生，就可以利用这一系统来解决在实际生活中因为供水问题而造成的能耗问题。
而且这种变频调速恒压供水在现实生活中得到了广泛的运用。
本次设计中设计的恒压供水系统是以单片机为主要控制芯片来控制整个系统的，在这里选择的单片机的型号是AT89C51。
单片机具有成本低，效率高的特点。
在这里单片机通过压力传感器将水压的大小通过A/D转换器转换成数字信号传入单片机中，然后将其通过单片机的控制器经过D/A转换器转换成模拟信号,同时通过变频器从而控制电动机的转速，最后实现恒压供水的功能。
关键词恒压变频供水系统；单片机；自动化AbstractIn today's society, water resource is becoming more and more important.Industry, agriculture,and our life needs water. We found in the residents of water, there is a serious waste phenomenon. In order to achieve this goal, we have to make some corresponding changes. But with the constant pressure water supply system, we can use this system to solve the problem of energy consumption in real life because of supply problems caused by. And this kind of frequency conversion constant pressure water supply has been widely used in real life.The design in the design of constant pressure water supply system based on single chip microcomputer as main control chip to control the whole system, choose here model is AT89C51 single chip microcomputer. The characteristics of the MCU with low cost and high efficiency. Here MCU through the pressure sensor, the size of the pressure through A/D converter converts digital signals into single chip microcomputer, then by single chip microcomputer controller through D/A converter converts analog signals to control the speed of the motor, finally realize the function of water pressure constant pressure control.Keywords Constant pressure Frequency conversion control system MCU automation目录1 绪论 (1)1.1恒压供水系统的提出的背景及其意义 (1)1.2传统供水方式 (1)1.2.1恒速泵直接供水方式 (1)1.2.2水塔/水箱的供水方式 (3)1.2.3气压供水方式 (3)1.3变频恒压供水系统主要特点 (3)1.4变频器调速恒压系统的发展 (4)1.5恒压供水设备的主要应用场合 (4)2 恒压供水系统 (6)2.1变频调速的基本原理 (6)2.2闭环控制............................................ 错误！未定义书签。
基于51单片机的压力测控系统设计
××大学××学院《过程控制系统》课程设计设计题目：智能化压力控制系统设计学生姓名：专业：测控技术与仪器班级学号：指导教师：设计时间：2014.6.23-2014.7.6目录一、设计题目与设计任务 (1)1.设计题目：单片机压力测控系统设计 (1)2.设计任务 (1)二、前言 (1)三、主体设计 (1)1、系统设计 (1)2、系统框图 (2)3、设计思路 (2)4、单片机处理模块 (2)5、压力传感器1210—030 G—3 S (5)6、AD模数转换芯片ADC0809 (6)7、地址锁存器74LS273 (6)四、参考文献 (7)五、结束语 (7)六、完整程序 (8)七、仿真结果 (10)八、程序流程图 (12)一、设计题目与设计任务1.设计题目：单片机压力测控系统设计2.设计任务1、本设计是微机控制的压力测控系统。
单片机系统通过压力传感器和检测比较器测得气缸内压力达到某一上限值(176 kPa)和下限值(64 kPa)时，单片机系统控制执行相应的动作(达到上限值时打开放气阀放气，达到下限值关闭放气阀进行充气)。
在此过程中若充气或放气10 s仍达不到设定值(176 kPa和64 kPa)则进行光报警。
2、写出压力测量过程，绘制压力控制系统结构图。
3、（1）系统硬件电路设计。
单片机采用at89c51；选择适合上述测量范围的压力传感器，设计数据采集及信号调理电路，设计键盘显示电路及报警电路。
（2）编写压力测量程序。
二、前言本设计为基于AT89C51单片机的气缸压力测量与控制系统，压力传感器选择1210—030G—3S，能够在0~207kPa范围内有效测量气缸的压力，并进行实时压力（LED）显示。
单片机控制部分实现当压力超出上限值176kPa时，放气阀打开进行放气，当压力低于下限值64kPa时，放气阀关闭，气缸充气；压力在正常范围（64~176kPa）时，压力改变不影响放气阀的状态。
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基于单片机的密闭容器内压力控制系统设计
介绍一种用单片机作为控制器，实现对密闭容器内汽液混合状态下的蒸汽压力和炉壁温度进行控制的方案。
该控制器采用模糊控制技术，适用于非线性、时变和时滞系统。
实验结果表明，它具有无超调、无静差、鲁棒性强等特点。
1系统的硬件组成
总体的硬件结构如图1所示。
选用PIC16C74单片机作为主控制芯片，它有40根引脚，振荡频率可达
20MHz，内含4KB的程序存储器和192Bytes的RAM。
内置3个定时器，2个*模块，一个同步串行通信接口，一个5输入通道的8位A/D转换模块，并提
供了12个中断源。
1.2测温电路部分
本电路的测温传感元件采用电阻温度探测器(RTD)。
阻值RT与温度T有如
下对应关系：RT=R0(1+AT+BT2-100CT3+CT4)其中：R0为0℃时的阻值，A、B、C均为恒定的常数。
本系统中选用Honeywell公司的HEL-700铂金RTDs。
其电路设计为图2所示。
V0为输出电压，RT为温度T时的阻值。
则：
V0=[(1+RT/1000)-1]*10/10=0.001RT。
根据图2电路输出的电压值及上式计算出此时的RT值，从而通过已知的RTD的电阻/温度关系得出测点处的温度值。
也可通过在输出电压V0后接差动输入比例运算电路，实现输出电压值与测点
处温度值的一一对应关系。
之后，便可直接接单片机的一路模拟输入。
1.3测压电路部分
测压部分电路如图3所示。
本系统采用的压力传感器为Honeywell公司的SCC系列产品，压力传感器起到惠斯登桥的作用，在恒流源驱动时可提供稳定。